JP5033387B2 - 制振補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート躯体どうしを、制振機能を有する連結用鉄骨によって連結してなる制振補強構造に関する。

ＲＣまたはＳＲＣ建築構造物等の柱−柱間、壁−壁間、柱−壁間、梁−梁間を、制振機能（粘性、粘弾性または履歴減衰ダンパー）を有する、つまり地震時のエネルギー吸収能力を兼ね備えた鉄骨（境界梁等）によって連結することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
これは両端部にそれぞれ鉄筋コンクリート構造の連結ブロックを一体的に有し、両連結ブロック間の梁本体部はその外表面が適宜な材料からなるジャケットで被覆されている境界梁を形成し、この境界梁を２つの連層耐震壁の間に配設し、前記連結ブロックと前記連層耐震壁とをＰＣ鋼棒または高力ボルトで締め付けて一体的に結合することを特徴とする境界梁の構造である。
また、これ以外の構造としては、例えば、制振機能付き（ダンパー機構付き）鉄骨の端部にベースプレートを溶接し、コンクリート躯体にＰＣ鋼棒によって固定するものもある。
特開平１０−１１０５４９号公報

ところで、上記特許文献１に記載の技術では、梁本体部の端部に設けられている連結ブロックのコンクリートにひび割れを生じさせないために、十分な鉄筋を鉄骨の周囲に配筋することが必要となるため、連結ブロック（ＲＣ被覆部）の断面が鉄骨断面より大きくなる。つまり、ＲＣ被覆部分では鉄骨鉄筋コンクリート造となるため、鉄骨せいに比べて鉄筋コンクリート造部分（連結ブロック）のせいがかなり大きな断面となってしまうので、梁の下端レベルが低くなり、その下の空間を圧迫してしまう。
また、制振機能付き鉄骨の端部にベースプレートを溶接し、コンクリート躯体にＰＣ鋼棒によって固定するものの場合、ベースプレートからＰＣ鋼棒に力を伝達するために、鉄骨の上下のフランジにスチフナを設ける必要が生じるが、このスチフナの部分の梁の下端レベルが低くなり、空間を圧迫してしまう。
さらに、大地震後に損傷したダンパー機構を交換するためには、ＲＣ被覆部分を壊して内蔵された鉄骨に新しいダンパーを取り付けて、再度鉄筋コンクリート造のＲＣ被覆を再構築するか又は、鉄骨を切断し再び新しい制振材を溶接して組み込むことが必要となり、騒音、振動が大きく、非常に手間のかかる作業となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、梁下の空間の高さを極力低くすることがなく、しかも、ダンパーの交換、つまり制振機能部分の交換も容易な制振補強構造を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１および図２に示すように、コンクリート躯体（柱）１,１どうしを制振機能を有する連結用鉄骨５によって連結してなる制振補強構造であって、
前記連結用鉄骨５は、制振機能を有する制振機能付き鉄骨材６と、この制振機能付き鉄骨材６の両端部にそれぞれ高力ボルト１２によってボルト接合された一対の端部鉄骨材７,７と、この一対の端部鉄骨部材７,７にそれぞれ取り付けられたベースプレート８,８とを備えており、
前記制振機能付き鉄骨材６と前記端部鉄骨材７とは、それぞれの端部に取り付けられたプレート９,１１を互いに当接して、前記両鉄骨材６,７の上下のフランジより内側に配置された前記高力ボルト１２によってボルト接合することによって、接合され、
前記連結用鉄骨５の一方のベースプレート８が一方のコンクリート躯体（柱）１に当接されるとともに、他方のベースプレート８が他方のコンクリート躯体（柱）１に当接されており、
各ベースプレート８には、各コンクリート躯体（柱）１に埋設されたアンカー（アンカーボルト）１５を、前記端部鉄骨材７の上下のフランジ７ｂ,７ｂの裏側近傍で、かつ前記上下のフランジ７ｂ,７ｂの内側において、各ベースプレート８に形成されたねじ孔８ａにねじ込んで定着することによって、上下の前記アンカー１５,１５と上下の前記フランジ７ｂ,７ｂとはそれぞれ上下において隙間なくほぼ一直線上に配置されていることを特徴とする。

ここで、前記制振機能付き鉄骨材６としては、粘性ダンパー、粘弾性ダンパー、履歴減衰ダンパー等を組み込んだものが挙げられる。
また、コンクリート躯体としては、鉄筋コンクリート造の柱、梁、壁等が挙げられる。

本発明によれば、連結用鉄骨の一方のベースプレートが一方のコンクリート躯体に当接されるとともに、他方のベースプレートが他方のコンクリート躯体に当接されており、各ベースプレートに、各コンクリート躯体に埋設されたアンカーを、端部鉄骨材の上下のフランジの裏側近傍で、かつ上下のフランジの内側において、各ベースプレートに形成されたねじ孔にねじ込んで定着することによって、上下のアンカーと上下のフランジとはそれぞれ上下において隙間なくほぼ一直線上に配置されているので、連結用鉄骨のせいをその長手方向においてほぼ等しくすることができ、従来のＰＣ鋼棒によるアンカーと異なり、ベースプレートにスチフナを設ける必要がなく、梁せいが大きくなることがない。したがって、連結用鉄骨の下の空間を圧迫することがない。
また、制振機能部分の交換の際は、制振機能付き鉄骨材を、高力ボルトを外すことによって、一対の端部鉄骨材から取り外して、新たな制振機能付き鉄骨材を再び高力ボルトによって端部鉄骨材に接合すればよいので、交換作業が容易となる。その際、コンクリート打設作業、鉄の加工作業などは必要なく、過大な騒音、振動を発生することなく交換することができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は本発明に係る制振補強構造の一例を示すもので、図１はその側断面図、図２は平面図である。
これらの図において、符号１,１は柱を示す。この柱１は鉄筋コンクリート造であり、コンクリート躯体を構成している。柱１,１の間は共用廊下２とされており、この共用廊下２を挟んで、左右側にはそれぞれ住戸３,３が設けられている。なお、図１では、左側の柱１と梁との接合部分にプレキャスト梁２０を設置した状態を示しているが、右側の柱１と梁との接合部分では、プレキャスト梁２０を省略して図示している。

前記柱１,１間には、制振機能を有する連結用鉄骨５が設けられており、この連結用鉄骨５によって柱１,１どうしが連結されている。
連結用鉄骨５は、制振機能を有する制振機能付き鉄骨材６と、この制振機能付き鉄骨材６の両端部に接合された端部鉄骨材７,７と、この端部鉄骨材７,７にそれぞれ取り付けられたベースプレート８,８とを備えている。
制振機能付き鉄骨材６は、低降伏点鋼を有する断面Ｈ形の鋼材であり、その両端部にはベースプレート９が溶接によって取り付けられている。制振機能付き鉄骨材６のウエブ６ａが、低降伏点鋼によって形成されており、このウエブ６ａには、座屈耐力を向上させる補強リブ１０が溶接によって固定されている。なお、上下のフランジは普通鋼材で形成されている。

端部鉄骨材７,７は、連結用鉄骨５の両端部を構成するものであり、前記低降伏点鋼より降伏耐力の高い通常の鋼材によって形成されている。この端部鉄骨材７の一方の端部（制振機能付き鉄骨材６側の端部）には、前記ベースプレート９と同形状のベースプレート１１が溶接によって取り付けられており、このベースプレート１１はベースプレート９に当接されている。そして、ベースプレート１１,９は複数の高力ボルト１２とナット１３とによってボルト接合されており、これによって、制振機能付き鉄骨材６の両端部にそれぞれ端部鉄骨材７が強固に接合されている。
端部鉄骨材７は、断面Ｈ形の鋼材であるが、その上下のフランジ７ｂ,７ｂは図２に示すように、平面視において台形状に形成されており、柱１側に近づくほど幅広に形成されている。また、端部鉄骨材７は、そのウエブ７ａが、制振機能付き鉄骨材６のウエブ６ａと同一直線上に位置するようにして、制振機能付き鉄骨材６に接合されている。さらに、図１に示すように、端部鉄骨材７と制振機能付き鉄骨材６のせい（梁せい）は等しくなっている。

端部鉄骨材７の他方の端部（柱１側の端部）には、ベースプレート８が溶接によって取り付けられており、このベースプレート８は柱１の外面に当接されている。このベースプレート８の、柱１の外面と当接する当接面には、ねじ孔８ａが上下のフランジ７ｂ,７ｂの裏側近傍において該フランジ７ｂの幅方向に所定間隔で複数形成されている。
また、鉄筋コンクリート製の柱１には異形鉄筋で形成されたアンカーボルト（アンカー）１５が複数、前記ねじ孔８ａと同軸にかつ水平に埋設されており、このアンカーボルト１５の先端部は、柱１の外面から突出してねじ孔８ａにねじ込まれている。アンカーボルト１５の先端部には、摩擦圧接または転造によって雄ねじが形成されており、この雄ねじをねじ孔８ａにねじ込むことによって、ベースプレート８にアンカーボルト１５の先端部が定着されている。また、アンカーボルト１５の基端部には、定着板１６がその中央部に形成されたねじ孔にアンカーボルト基端部の雄ねじを螺合することによって取り付けられており、アンカーボルト１５の引き抜き強度を高めている。

上記のような制振補強構造を施工する場合、例えば、工場等において前記連結用鉄骨５を製造しておくとともに、この連結用鉄骨５の、ベースプレート８の下側のねじ孔８ａにアンカーボルト１５をねじ込んでおき、この下側のアンカーボルト１５を備えた連結用鉄骨５を現場に搬入する。
現場では、鉄筋コンクリート製の柱１を施工するための柱用の型枠をセットするとともに、プレキャスト梁２０を設置して、その端部の下端筋２１ａを前記型枠内に挿入する。プレキャスト梁２０は鉄筋コンクリート製のものであり、内部に上端筋、下端筋、肋筋を備えており、上端筋、下端筋の端部がコンクリート端部から突出している。
一方、前記下側のアンカーボルト１５を備えた連結用鉄骨５を、対向する柱用の型枠間に架設するとともに、下側のアンカーボルト１５を型枠内に挿入し、さらにベースプレート８を型枠に形成された開口部にセットする。

次に、柱用の型枠内において柱主筋２１ｄにフープ筋２１ｂを組み付けた後、ベースプレート８の上側のねじ孔８ａにアンカーボルト１５をねじ込む。
次に、上端筋２１ｃを接合内に伸ばしてきて、Ｘ方向（図１で紙面と直交する方向）の上端筋２１ｃは仕口内で圧接または機械式定着、Ｙ方向（図１で左右方向）の上端筋端末には定着板を取り付ける。
次に、床用の型枠内にスラブ筋を配筋した後、この型枠と柱用の型枠にコンクリートを打設し、所定時間養生後に、型枠を脱型することによって制振補強構造の施工を終了する。型枠を脱型することによって、連結用鉄骨５の一方のベースプレート８が一方の柱（コンクリート躯体）１に当接されるとともに、他方のベースプレート８が他方の柱（コンクリート躯体）１に当接された状態となり、かつ、各ベースプレート８には、柱１に埋設されたアンカーボルト１５が定着された構造となる。

上記のような制振補強構造は、一方の端部鉄骨材７、制振機能付き鉄骨材６、他方の端部鉄骨材７が連続しており、かつ、制振機能付き鉄骨材６が端部鉄骨材７,７に高力ボルト１２によって接合されているため、比較的高い剛性を有し、水平力を支持すると共に、面内曲げを拘束する。このため、制振補強構造が地震時に大きな水平力を受けると、制振機能付き鉄骨材６が鉄骨構造物などの骨組より先に降伏して履歴エネルギーを吸収し、主架構の塑性化や疲労損傷を軽減して健全な状態に維持することができる。

以上のように本実施の形態によれば、連結用鉄骨５の一方のベースプレート８が一方の柱１に当接されるとともに、他方のベースプレート８が他方の柱１に当接されおり、各ベースプレート８に、各柱１に埋設されたアンカーボルト１５が定着されているので、連結用鉄骨５のせいをその長手方向においてほぼ等しくすることができ、従来と異なり、ベースプレートにスチフナを設ける必要がなく、端部のせいが大きくなることがない。したがって、連結用鉄骨５の下の空間を圧迫することがない。
また、制振機能部分つまり制振機能付き鉄骨材６の交換の際は、制振機能付き鉄骨材６を、高力ボルト１２を外すことによって、一対の端部鉄骨材７,７から取り外して、新たな制振機能付き鉄骨材６を再び高力ボルトに１２よって端部鉄骨材７,７に接合すればよいので、交換作業が容易となる。その際、コンクリート打設作業、鉄の加工作業などは必要なく、過大な騒音、振動を発生することなく交換することができる。
さらに、制振機能付き鉄骨材６と端部鉄骨材７との接合に、ベースプレート９,１１を用いて高力ボルト１２で接合することによって、交換部分の鉄骨量を最小限にできる。

本発明に係る制振補強構造の一例を示すもので、その側断面図である。 同、平面図である。

符号の説明

１ 柱（コンクリート躯体）
５ 連結用鉄骨材
６ 制振機能付き鉄骨材
７ 端部鉄骨材
８ ベース部レート
１２ 高力ボルト
１５ アンカーボルト（アンカー）

Claims (1)

1. コンクリート躯体どうしを、制振機能を有する連結用鉄骨によって連結してなる制振補強構造であって、
   前記連結用鉄骨は、制振機能を有する制振機能付き鉄骨材と、この制振機能付き鉄骨材の両端部にそれぞれ高力ボルトによってボルト接合された一対の端部鉄骨材と、この一対の端部鉄骨部材にそれぞれ取り付けられたベースプレートとを備えており、
   前記制振機能付き鉄骨材と前記端部鉄骨材とは、それぞれの端部に取り付けられたプレートを互いに当接して、前記両鉄骨材の上下のフランジより内側に配置された前記高力ボルトによってボルト接合することによって、接合され、
   前記連結用鉄骨の一方のベースプレートが一方のコンクリート躯体に当接されるとともに、他方のベースプレートが他方のコンクリート躯体に当接されており、
   各ベースプレートに、各コンクリート躯体に埋設されたアンカーを、前記端部鉄骨材の上下のフランジの裏側近傍で、かつ前記上下のフランジの内側において、各ベースプレートに形成されたねじ孔にねじ込んで定着することによって、上下の前記アンカーと上下の前記フランジとはそれぞれ上下において隙間なくほぼ一直線上に配置されていることを特徴とする制振補強構造。

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